(57)【要約】【課題】  運転者による操舵ハンドルの操作に対して人間の知覚特性に合わせて車両を旋回させるとともに急激な旋回挙動変化を防止して車両の運転を易しくした車両の操舵装置を提供すること。【解決手段】  変位−トルク変換部５１は操舵トルクTdを計算し、トルク−横加速度変換部５２は操舵トルクTdを見込み横加速度Gdに変換する。転舵角変換部５３は、見込み横加速度Gdを用いて静的目標転舵角δroを計算する。勾配限界演算部６１は、最大転舵角速度dδa／dtを用いて勾配制限目標転舵角δr1を計算するとともに、静的目標転舵角δroと比較して目標転舵角δrを決定する。フィルタ処理演算部６２は、目標転舵角δrをフィルタ処理する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の急峻な転舵が抑制されるとともに、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵作動状態が切り替わる際の無用なヨーレートの発生を抑制することができる。【選択図】  図２
2006218880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の目標転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記転舵輪が前記計算された目標転舵角まで転舵する変化過程における前記転舵輪の転舵角速度を、車両が安定して旋回可能な最大の転舵角速度以下に制限する転舵角速度制限手段と、
前記計算された目標転舵角および前記最大の転舵角速度に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を前記計算された目標転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記転舵角速度制限手段を、
前記変化過程における前記転舵輪の転舵角速度を制限するための制限転舵角を、前記最大の転舵角速度を用いて計算する制限転舵角計算手段と、
前記転舵角計算手段によって順次計算された前記変化過程における過渡的な転舵角の絶対値と、前記制限転舵角計算手段によって計算された制限転舵角の絶対値とを比較し、前記過渡的な転舵角の絶対値が前記制限転舵角の絶対値よりも大きければ同制限転舵角を前記変化過程にて前記転舵輪を転舵制御するための目標制御転舵角として決定するとともに、前記過渡的な転舵角の絶対値が前記制限転舵角の絶対値以下であれば同過渡的な転舵角を前記目標制御転舵角として決定する目標制御転舵角決定手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記転舵制御装置を、さらに、
前記転舵輪が前記転舵制御手段によって転舵されることにより、前記変化過程から前記目標転舵角で維持される維持過程へ移行するとき、または、同維持過程から前記変化過程に移行するときに、前記変化過程における前記転舵輪の転舵角の変化を時間に関してフィルタ処理して同転舵角を緩やかに変化させるフィルタ処理手段を設けて構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項４】
請求項３に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記フィルタ処理手段は、前記変化過程における前記転舵輪の転舵角の絶対値と前記目標転舵角の絶対値との差分が所定値未満であるときに、前記フィルタ処理を実行することを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項５】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとともに、
前記運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項６】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルに付与される操作力を検出する操作力センサで構成するとともに、
前記運動状態量計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段で構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項７】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記見込み運動状態量は、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つであるステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項８】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、さらに、
前記操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力装置を設けたことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置の開発は、積極的に行なわれるようになった。そして、例えば下記特許文献１は、操舵角および車速を検出し、操舵角の増加に従って減少するとともに車速の増加に従って増加する伝達比を計算し、この伝達比で操舵角を除算することにより前輪の転舵角（ラック軸の変位量）を計算して、同計算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。また、この操舵装置においては、検出ハンドル操舵角を時間微分した操舵速度に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、前輪の転舵応答性・追従性を高めるようにしている。さらに、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて目標ヨーレートを計算し、この計算した目標ヨーレートと検出した実ヨーレートとの差に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、車両の挙動状態を考慮した転舵制御を実現するようにもなっている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、操舵トルクおよびハンドル操舵角を検出し、操舵トルクおよびハンドル操舵角の増加に従って増加する２つの転舵角をそれぞれ計算し、これらの計算した両転舵角を加算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。この操舵装置においては、車速も検出して、この検出車速により前記両転舵角を補正して、転舵特性を車速に応じて変更するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−８５６０４号公報
【特許文献２】特開平１１−１２４０４７号公報
【０００４】
しかし、上記従来の装置のいずれにおいても、車両を操舵するための運転者による操舵ハンドルに対する操作入力値である操舵角および操舵トルクを検出し、これらの検出した操舵角および操舵トルクを用いて前輪の転舵角を直接的に計算して、この計算した転舵角に前輪を転舵するようにしている。しかし、これらの前輪の転舵制御は、従前の操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外してはいるものの、操舵ハンドルの操作に対する前輪の操舵方法としては、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて前輪の転舵角を決定するという基本的な技術思想は全く同じであり、これらの転舵方法では、人間の感覚特性に対応して前輪の転舵角が決定されていないので、運転者は違和感を覚えるとともに車両の運転操作が難しかった。
【０００５】
すなわち、前記従来の装置においては、運転者が知覚し得ない転舵角が操舵ハンドルの操作に対応させて直接的に決定され、同転舵角に応じた前輪の転舵によって車両が旋回する。そして、運転者はこの車両の旋回に起因した車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率を触覚または視覚により感じ取り、操舵ハンドルの操作にフィードバックして車両を所望の態様で旋回させていた。言い換えれば、運転者による操舵ハンドルの操作に対する前輪の転舵角は人間の知覚し得ない物理量であり、運転者の操舵操作に対して直接的に決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではないため違和感を覚え、これが車両の運転を難しくしていた。
【０００６】
また、上記従来のいずれの装置においても、検出ハンドル操舵角に応じて転舵アクチュエータが駆動することによって前輪が決定された転舵角まで転舵するようになっている。このとき、転舵アクチュエータの駆動に伴って前輪が決定された転舵角まで転舵するときの速度、すなわち転舵角を時間微分することにより求められる転舵角速度も、人間が知覚し得ない物理量である。したがって、転舵角速度を大きく設定することによって、運転者による操舵ハンドルの操作に対する前輪の転舵応答性が良好になるものの、例えば、高速走行時においては、運転者による急な操舵ハンドル操作に伴って車両の旋回挙動が不安定となる場合があり、車両の運転を難しくする可能性がある。
【発明の開示】
【０００７】
本発明者等は、上記問題に対処するために、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することができる車両の操舵装置の研究に取り組んだ。このような人間の知覚特性に関し、ウェーバー・ヘフナー（Weber-Fechner）の法則によれば、人間の感覚量は与えられた刺激の物理量の対数に比例すると言われている。言い換えれば、人間の操作量に対して人間に与えられる刺激の物理量を操作量が変位の場合には指数関数的に、操作量がトルクの場合にはべき乗関数的に変化させれば、操作量と物理量との関係を人間の知覚特性に合わせることができる。本発明者等は、このウェーバー・ヘフナーの法則を車両の操舵操作に適用し、次のようなことを発見した。
【０００８】
車両の運転にあたっては、操舵ハンドルの操作によって車両は旋回し、この車両の旋回によって横加速度、ヨーレート、旋回曲率などの車両の運動状態量が変化し、運転者はこの車両の運動状態量を触覚および視覚により感じ取るものである。したがって、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量を指数関数的またはべき乗関数的に変化させるようにすれば、運転者は、知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作して車両を運転できるすなわち車両を旋回させることになる。
【０００９】
本発明は、上記発見に基づくもので、その目的は、運転者による操舵ハンドルの操作に対して人間の知覚特性に合わせて車両を旋回させるとともに、車両の急激な旋回挙動変化を防止することにより、車両の運転を易しくした車両の操舵装置を提供することにある。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の目標転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、前記転舵輪が前記計算された目標転舵角まで転舵する変化過程における前記転舵輪の転舵角速度を、車両が安定して旋回可能な最大の転舵角速度以下に制限する転舵角速度制限手段と、前記計算された目標転舵角および前記最大の転舵角速度に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を前記計算された目標転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことにある。
【００１１】
この場合、前記転舵角速度制限手段を、前記変化過程における前記転舵輪の転舵角速度を制限するための制限転舵角を、前記最大の転舵角速度を用いて計算する制限転舵角計算手段と、前記転舵角計算手段によって順次計算された前記変化過程における過渡的な転舵角の絶対値と、前記制限転舵角計算手段によって計算された制限転舵角の絶対値とを比較し、前記過渡的な転舵角の絶対値が前記制限転舵角の絶対値よりも大きければ同制限転舵角を前記変化過程にて前記転舵輪を転舵制御するための目標制御転舵角として決定するとともに、前記過渡的な転舵角の絶対値が前記制限転舵角の絶対値以下であれば同過渡的な転舵角を前記目標制御転舵角として決定する目標制御転舵角決定手段とで構成するとよい。
【００１２】
また、この場合、前記転舵制御装置を、さらに、前記転舵輪が前記転舵制御手段によって転舵されることにより、前記変化過程から前記目標転舵角で維持される維持過程へ移行するとき、または、同維持過程から前記変化過程に移行するときに、前記変化過程における前記転舵輪の転舵角の変化を時間に関してフィルタ処理して同転舵角を緩やかに変化させるフィルタ処理手段を設けて構成するとよい。ここで、前記フィルタ処理手段は、例えば、前記変化過程における前記転舵輪の転舵角の絶対値と前記目標転舵角の絶対値との差分が所定値未満であるときに、前記フィルタ処理を実行する。
【００１３】
さらに、この場合、見込み運動状態量は、例えば、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つである。また、この車両の操舵装置において、さらに、前記操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力装置を設けておくとよい。
【００１４】
また、操作入力値検出手段を、例えば、操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成することができ、この場合、運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とで構成するとよい。
【００１５】
また、操作入力値検出手段を、例えば、操舵ハンドルに付与される操作力を検出する操作力センサで構成することもでき、この場合には、運動状態量計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段で構成するとよい。そして、運動状態量変換手段は、操作力を同操作力とべき乗関係にある見込み運動状態量に変換するとよい。
【００１６】
上記のように構成した本発明においては、まず、操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値が、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量（横加速度、ヨーレート、旋回曲率など）に変換される。そして、この変換された見込み運動状態量に基づいて、同見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵輪の目標転舵角が計算されて、この計算された目標転舵角に転舵輪が転舵される。したがって、転舵輪の転舵によって車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込み運動状態量が与えられる。そして、この見込み運動状態量は操舵ハンドルへの操作入力値に対して指数関数的またはべき乗関数的に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できる。なお、横加速度およびヨーレートについては、運転者が車両内の各部位との接触により触覚的に感じ取ることができる。また、旋回曲率については、運転者が車両の視野内の状況の変化により視覚的に感じ取ることができる。その結果、本発明によれば、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【００１７】
また、上記のように構成した本発明においては、転舵輪が計算された目標転舵角に転舵するように、転舵アクチュエータが駆動制御される。より詳しくは、操舵ハンドルに対する操作入力値と指数関係またはべき乗関係にある見込み運動状態量で車両が運動するために必要な目標転舵角となるように、転舵アクチュエータが駆動制御されて転舵輪が転舵される。このため、目標転舵角も操舵ハンドルに対する操作入力値に対して指数関係またはべき乗関係を有して計算される。これにより、例えば、運転者によって大きな操作入力値が入力された場合には、操作入力値の変化に対する目標転舵角の変化が大きくなり、車両の旋回挙動が急変して操舵安定性が悪化することが考えられる。しかしながら、転舵アクチュエータの駆動によって転舵輪が転舵するときの転舵角速度（例えば、転舵角を時間微分することにより求められる転舵角速度）は、車両が安定して旋回可能な最大の転舵角速度以下に制限されるため、転舵輪の急激な転舵が防止される。したがって、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、常に安定した旋回挙動で車両を旋回させることができ、運転者は、良好な操舵安定性を知覚することができる。
【００１８】
より具体的には、転舵輪が目標転舵角まで転舵される変化過程において、目標転舵角まで指数関数的またはべき乗関数的に変化する過渡的な転舵角の絶対値と、前記最大の転舵角速度を用いて計算された制限転舵角の絶対値とが比較される。そして、過渡的な転舵角の絶対値が制限転舵角の絶対値よりも大きければ、変化過程にて転舵輪を制限転舵角に転舵することによって、車両の旋回挙動が急激に乱れることを防止することができる。このとき、転舵輪は、車両が安定して旋回可能な最大の転舵角速度によって転舵されるため、運転者の操舵ハンドル操作に対する転舵応答性は良好に確保できる。一方、過渡的な転舵角の絶対値が制限転舵角の絶対値以下であれば、変化過程にて転舵輪を過渡的な転舵角に転舵することによって、安定した車両の旋回挙動を確保することができるとともに、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら操舵ハンドルを操作できる。したがって、運転者は、操舵ハンドルの操作すなわち車両を旋回させるときに、車両の旋回挙動が不安定になることを気にすることなく運転することができるので、車両の運転が簡単になる。
【００１９】
さらに、上記のように構成した本発明においては、転舵輪の転舵状態が変化過程から維持過程または維持過程から変化過程に移行するときに、特に、現在の転舵輪の転舵角の絶対値と目標転舵角の絶対値との差分が所定値未満であるときに、変化過程における転舵輪の転舵角がフィルタ処理される。このため、転舵輪の転舵状態の移行を極めてスムーズに行うことができる。これにより、変化過程（転舵輪の転舵動作状態）から維持過程（転舵輪の転舵停止状態）または維持過程から変化過程に急に移行することを効果的に防止することができる。このため、転舵輪の転舵状態の移行に伴う不要なヨーレートの発生を防止することができる。したがって、運転者は、車両の旋回挙動が不安定になることを気にすることなく運転することができるので、車両の運転が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。
【００２１】
この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ１３に接続されている。反力アクチュエータ１３は、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作に対して反力を付与する。
【００２２】
また、この操舵装置は、電動モータおよび減速機構からなる転舵アクチュエータ２１を備えている。この転舵アクチュエータ２１による転舵力は、転舵出力軸２２、ピニオンギア２３およびラックバー２４を介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に伝達される。この構成により、転舵アクチュエータ２１からの回転力は転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３に伝達され、ピニオンギア２３の回転によりラックバー２４が軸線方向に変位して、このラックバー２４の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は左右に転舵される。
【００２３】
次に、これらの反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１の回転を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２、車速センサ３３、横加速度センサ３４およびヨーレートセンサ３５を備えている。
【００２４】
操舵角センサ３１は、操舵入力軸１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ３２は、転舵出力軸２２に組み付けられて、転舵出力軸２２の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角に対応）として出力する。なお、操舵角θおよび実転舵角δは、操舵ハンドル１１の中立位置を「０」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ３３は、車速Vを検出して出力する。横加速度センサ３４は、車両の実横加速度Gを検出して出力する。ヨーレートセンサ３５は、車両の実ヨーレートγを検出して出力する。なお、実横加速度Gおよび実ヨーレートγも、左方向の加速度を正で表し、右方向の加速度を負で表す。
【００２５】
これらのセンサ３１〜３５は、電子制御ユニット３６に接続されている。電子制御ユニット３６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、プログラムの実行により反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１の作動をそれぞれ制御する。電子制御ユニット３６の出力側には、反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１を駆動するための駆動回路３７，３８がそれぞれ接続されている。駆動回路３７，３８内には、反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１内の電動モータに流れる駆動電流を検出するための電流検出器３７ａ，３８ａが設けられている。電流検出器３７ａ，３８ａによって検出された駆動電流は、両電動モータの駆動を制御するために、電子制御ユニット３６にフィードバックされている。
【００２６】
次に、上記のように構成した実施形態の動作について、電子制御ユニット３６内にてコンピュータプログラム処理により実現される機能を表す図２の機能ブロック図を用いて説明する。電子制御ユニット３６は、操舵ハンドル１１への反力付与を制御するための反力制御部４０と、操舵ハンドル１１の回動操作に基づいて運転者の知覚特性に対応した左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δroを計算するとともに同目標転舵角δroを補正して補正目標転舵角δdを決定するための感覚適合制御部５０と、車両が安定して旋回できる最大の転舵角速度に基づき左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御するための転舵制御部６０とからなる。
【００２７】
運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵角センサ３１によって操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θが検出されて、同検出された操舵角θを反力制御部４０および感覚適合制御部５０にそれぞれ出力する。反力制御部４０においては、運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、前記検出操舵角θの絶対値が大きくなる回動操作（以下、この回動操作を切込み操作という）がされている場合には目標反力トルクThfを計算し、前記検出操舵角θの絶対値が小さくなる回動操作（以下、この回動操作を戻し操作という）がされている場合には目標反力トルクThrを計算する。なお、以下の説明においては、これらの目標反力トルクThf ，Thrをまとめて単に目標反力トルクThともいう。
【００２８】
ここで、切込み操作と戻し操作の検出について説明しておく。今、操舵ハンドル１１が右方向へ回動されている場合を考えると、操舵角センサ３１から出力された検出操舵角θは負の値となっている。この状態において、操舵ハンドル１１が回動されたときに、検出操舵角θの時間微分値dθ／dtが負の値であれば運転者によって切込み操作されていると検出し、前記時間微分値dθ／dtが正の値であれば運転者によって戻し操作がされていると検出する。一方、操舵ハンドル１１が左方向へ回動されている場合を考えると、操舵角センサ３１から出力された検出操舵角θは正の値となっている。この状態において、操舵ハンドル１１が回動されたときに、前記時間微分値dθ／dtが正の値であれば運転者によって切込み操作がされていると検出し、前記時間微分値dθ／dtが負の値であれば運転者によって戻し操作がされていると検出する。
【００２９】
また、切込み操作と戻し操作の検出に際しては、後に詳述するように、検出した切込み操作または戻し操作に応じて反力付与制御処理や目標転舵角決定処理などの計算処理を切り替えて実行するために、切込み操作と戻し操作間に不感帯が設けられる。すなわち、運転者によって切込み操作または戻し操作がされると同時にこれらの操作を検出するようにすると、例えば、運転者が微調整にために操舵ハンドル１１を左右方向へ回動した場合であっても、その都度計算処理が切り替わることになる。このように、計算処理が頻繁に切り替わることにより、例えば、運転者が操舵ハンドル１１を介して知覚する反力が大きく変動するなどの問題を生じる。
【００３０】
これに対して、切込み操作と戻し操作の検出に関して不感帯を設けることによって、運転者の微調整などに起因して切込み操作または戻し操作が頻繁に検出されることを防止することができ、上記問題は解決される。ここで、不感帯としては、例えば、切込み操作および戻し操作を検出するまでの検出時間を採用することができ、この検出時間は切込み操作の検出時間に対して戻し時間の検出時間を長く設定するとよい。これにより、特に、戻し操作に伴って、後述する反力トルクTzrの計算頻度を低下させ、操舵ハンドル１１を介して、運転者が覚える違和感を低減することができる。
【００３１】
次に、操舵ハンドル１１に付与する静的な反力トルクTzf，Tzrを計算する変位−トルク変換部４１について説明する。まず、切込み操作されたときに計算される反力トルクTzfから具体的に説明する。変位−トルク変換部４１は、操舵ハンドル１１の検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz未満であれば下記式１に従って操舵角θの一次関数である反力トルクTzfを計算し、検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz以上であれば下記式２に従って操舵角θの指数関数である反力トルクTzfを計算する。ここで、下記式１の一次関数と下記式２の指数関数とは操舵角θzにて連続的に接続されるものであり、例えば、下記式２の指数関数における操舵角θzでの原点「０」を通る接線を下記式１の一次関数として採用することができる。なお、下記式１に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「０」のときに反力トルクTzfが「０」となり、かつ、下記式２の指数関数と連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Tzf＝a1・θ  (｜θ｜＜θz)  …式１
Tzf＝To・exp(K1・θ)  (θz≦｜θ｜)  …式２
【００３２】
一方、戻し操作された場合には、変位−トルク変換部４１は、操舵ハンドル１１の検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz未満であれば下記式３に従って操舵角θの一次関数である反力トルクTzrを計算し、検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz以上であれば下記式４に従って操舵角θの指数関数である反力トルクTzrを計算する。この戻し操作における下記式３の一次関数と下記式４の指数関数も、上述した切込み操作の前記式１，２と同様に、操舵角θzにて連続的に接続されるものであり、例えば、下記式４の指数関数における操舵角θzでの原点「０」を通る接線を下記式３の一次関数として採用することができる。なお、この場合も、下記式３に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「０」のときに反力トルクTzrが「０」となり、かつ、下記式４の指数関数と連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Tzr＝a2・θ−Mh1  (｜θ｜＜θz)  …式３
Tzr＝To・exp(K1・θ)−Mh1  (θz≦｜θ｜)  …式４
【００３３】
ここで、前記式１中のa1および前記式３中のa2は上述した一次関数の傾きを表す定数である。また、前記式２，４中のTo，K1はともに定数であり、特に定数Toは運転者が知覚し得る最小操舵トルクである。なお、定数K1に関しては後述する感覚適合制御部５０の説明時に詳しく説明する。また、前記式１〜４中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表しているものとし、検出操舵角θが正であれば定数a1，a2および定数Toを負の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数a1，a2および定数Toを前記負の定数a1，a2および定数Toと同じ絶対値を有する正の値とする。
【００３４】
さらに、前記式３，４中のMh1は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される反力トルクTzfと反力トルクTzrとを連続的に繋げるため、言い換えれば、切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。ヒステリシス項Mh1は、ある操舵角θが検出された時点における切込み操作時の反力トルクTzfと戻し操作時の反力トルクTzrとの比率に基づいて決定され、下記式５のように表される。
Mh1＝np・(Kp・Tzf)  …式５
ただし、前記式５中のKpは反力トルクTzfに対する最小変化感度（後述するトルクに関するウェーバー比に対応）であり、npは最小変化感度に対する所定の係数である。
【００３５】
このように、ヒステリシス項Mh1が計算されることにより、切込み操作から戻し操作に変わった時点における操舵角θが維持される。このため、切込み操作における操舵ハンドル１１の回動量と戻し操作における操舵ハンドル１１の回動量を略同一とすることができ、特に、戻し操作時の操舵ハンドル１１の収束性を良好に確保することができる。なお、本実施形態においては、ヒステリシス項Mh1を前記式５に示すように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【００３６】
さらに、検出操舵角θが操舵角θz未満のときに、前記式１または前記式３に従って反力トルクTzfまたは反力トルクTzrが計算される。これにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式１または前記式３は、原点「０」を通る関数であるため、反力トルクTzfと反力トルクTzrが連続的に変化する。具体的に説明すると、今、例えば、運転者が操舵ハンドル１１を右方向へ操舵角θz以上に切込み操作し、その後、左方向（すなわち中立位置方向）へ戻し操作した場合を考える。このとき、操舵ハンドル１１の左方向への戻し操作に伴って検出操舵角θの絶対値が減少し、操舵角θz未満では、変位−トルク変換部４１は前記式３に従って反力トルクTzrを計算する。そして、検出操舵角θの絶対値が「０」となるすなわち操舵ハンドル１１が中立位置まで回動されると、変位−トルク変換部４１は反力トルクTzrを「０」と計算する。
【００３７】
この中立位置を越えてさらに操舵ハンドル１１が左方向へ回動されると、左方向への切込み操作となるので、変位−トルク変換部４１は前記式１に従って「０」から一次関数的に変化する反力トルクTzfを計算する。このとき、戻し操作の反力トルクTzrを計算する前記式３と切込み操作の反力トルクTzfを計算する前記式１とはともに原点「０」を通る関数であるため、戻し操作（または切込み操作）から切込み操作（または戻し操作）に変わる場合において、計算される反力トルクTzrと反力トルクTzfが連続的に変化する。したがって、操舵ハンドル１１が中立位置を跨って回動操作される場合、言い換えると、検出操舵角θの正負が逆転する場合であっても、極めてスムーズに反力トルクTzf，Tzrを操舵ハンドル１１に付与することができて、運転者は違和感を覚えることがない。なお、反力トルクTzfまたは反力トルクTzrの計算においては、前記式１〜５の演算に代えて、操舵角θに対する反力トルクTzf，Tzrを記憶した図３に示すような特性の変換テーブルを用いて計算するようにしてもよい。また、以下の説明においては、反力トルクTzfおよび反力トルクTzrをまとめて反力トルクTzともいう。
【００３８】
このように計算された反力トルクTzは、トルク加算部４２に供給される。トルク加算部４２は、供給された反力トルクTzに対して、操舵システムから入力されるその他の反力トルクを合算して、運転者が操舵ハンドル１１を介して知覚する目標反力トルクThを計算する。このため、トルク加算部４２は、操舵角速度−摩擦トルク変換部４３、操舵角速度−粘性トルク変換部４４およびヨーレート−セルフアライメントトルク変換部４５（以下、ヨーレート−ＳＡＴ変換部４５という）からそれぞれ計算された反力トルクを入力する。なお、これら各変換部４３，４４，４５が計算する各反力トルクの計算方法については、本発明に直接関係しないため、その詳細な説明を省略して、以下に簡単に説明しておく。
【００３９】
操舵角速度−摩擦トルク変換部４３は、操舵ハンドル１１と他部材（例えば、ステアリングコラムなど）との間の摩擦に起因する摩擦トルクMtdnwを計算する。この摩擦トルクMtdnwは、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作速度すなわち検出操舵角θの時間微分値dθ／dt（以下、この時間微分値dθ／dtを操舵角速度dθ／dtという）の大きさに依存するとともにヒステリシス特性を有して計算される。このため、操舵角速度dθ／dtに対する摩擦トルクMtdnwは、図４に示すような特性の変換テーブルを用いて計算される。操舵角速度−粘性トルク変換部４４は、操舵ハンドル１１の回動操作に伴い発生する粘性トルクMtdを計算する。この粘性トルクMtdは、操舵角速度dθ／dtに比例して計算される。このため、操舵角速度dθ／dtに対する粘性トルクMtdは、図５に示すような特性の変換テーブルを用いて計算される。また、ヨーレート−ＳＡＴ変換部４５は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２と路面間の摩擦に起因して、操舵ハンドル１１に入力されるセルフアライメントトルクMsatを計算する。このヨーレート−ＳＡＴ変換部４５は、ヨーレートセンサ３５によって検出された実ヨーレートγを入力し、同入力した実ヨーレートγに対するセルフアライメントトルクMsatを記憶した図６に示すような特性の変換テーブルを用いて計算する。
【００４０】
このように計算された摩擦トルクMtdnw、粘性トルクMtdおよびセルフアライメントトルクMsatを入力すると、トルク加算部４２は、前記供給された反力トルクTz（すなわち、反力トルクTzf，Tzr）に対して、入力した各反力トルクを合算する。これにより、トルク加算部４２は、操舵ハンドル１１に付与する反力として、切込み操作時には目標反力トルクThfを計算し、戻し操作時には目標反力トルクThrを計算する。そして、トルク加算部４２は、計算した目標反力トルクTh（すなわち、目標反力トルクThf，Thr）を駆動制御部４６に供給する。
【００４１】
駆動制御部４６は、駆動回路３７から反力アクチュエータ１３内の電動モータに流れる駆動電流を入力し、同電動モータに目標反力トルクThに対応した駆動電流が流れるように駆動回路３７をフィードバック制御する。この反力アクチュエータ１３内の電動モータの駆動制御により、同電動モータは、操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に目標反力トルクThに対応した反力を付与する。
【００４２】
これにより、運転者は、操舵ハンドル１１から前記計算された目標反力トルクThに対応した反力を感じながら、言い換えれば、これらの目標反力トルクThに等しい操舵トルクを操舵ハンドル１１に加えながら、操舵ハンドル１１を回動操作する。このとき、特に、検出操舵角θが所定の操舵角θz以上であれば、操舵角θと目標反力トルクThとの関係が上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従うものであるので、運転者は、操舵ハンドル１１から人間の知覚特性に合った感覚を受けながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。
【００４３】
一方、感覚適合制御部５０に入力された操舵角θは、運転者によって切込み操作されているときには、変位−トルク変換部５１が前記式１，２と同様な下記式６，７に従って操舵トルクTdfを計算する。また、運転者によって戻し操作されているときには、変位−トルク変換部５１が前記式３，４と同様な下記式８，９に従って操舵トルクTdrを計算する。これら操舵トルクTdf，Tdrの計算においても、式６，８に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「０」のときに操舵トルクTdf，Tdrが「０」となり、かつ、式７，９の指数関数とそれぞれ連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Tdf＝a1・θ  (｜θ｜＜θz)  …式６
Tdf＝To・exp(K1・θ)  (θz≦｜θ｜)  …式７
Tdr＝a2・θ−Mh1  (｜θ｜＜θz)  …式８
Tdr＝To・exp(K1・θ)−Mh1  (θz≦｜θ｜)  …式９
【００４４】
この場合も、前記式６中のa1および前記式８中のa2は上述した一次関数の傾きを表す定数である。また、前記式７，９中のTo，K1は、前記式２，４と同様な定数である。また、前記式６〜９中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表しているものであるが、検出操舵角θが正であれば定数a1，a2および定数Toを正の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数a1，a2および定数Toを前記正の定数a1，a2および定数Toと同じ絶対値を有する負の値とする。さらに、前記式８，９中のMh1は、前記式３，４と同様に、切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh1も、ある操舵角θが検出された時点における切込み操作時の操舵トルクTdfと戻し操作時の操舵トルクTdrとの比率に基づいて決定され、下記式１０にように表される。
Mh1＝np・(Kp・Tdf)   …式１０
ただし、前記式５と同様に、前記式１０中のKpは操舵トルクTdfに対する最小変化感度（ウェーバー比）であり、npは最小変化感度に対する所定の係数である。
【００４５】
この操舵トルクTdf，Tdrの計算においても、上述した反力トルクTzf，Tzrの計算と同様に、前記式１０に従ってヒステリシス項Mh1が計算される。これにより、前記６，７に従って計算された操舵トルクTdfと前記式８，９に従って計算された操舵トルクTdrとが連続的に繋がるため、切込み操作から戻し操作へスムーズに移行することができる。また、検出操舵角θが操舵角θz未満のときには、前記式６または前記式８に従って操舵トルクTdfまたは操舵トルクTdrが計算される。このため、これら操舵トルクTdf，Tdrを「０」に収束させることができるとともに、中立位置を跨いで操舵ハンドル１１が回動されても操舵トルクTdfと操舵トルクTdrを連続的（スムーズ）に変更することができる。なお、この場合も、前記式６〜１０の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTdfおよび操舵トルクTdrを記憶した図３に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdf，Tdrを計算するようにしてもよい。また、以下の説明においては、操舵トルクTdfおよび操舵トルクTdrをまとめて操舵トルクTdともいう。
【００４６】
このように計算された操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）は、トルク−横加速度変換部５２に供給される。トルク−横加速度変換部５２は、運転者が操舵ハンドル１１の切込み操作により見込んでいる見込み横加速度Gdfを下記式１１，１２に従って計算し、戻し操作により見込んでいる見込み横加速度Gdrを下記式１３，１４に従って計算する。このとき、トルク−横加速度変換部５２は、見込み横加速度Gdf，Gdrを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式１１，１３に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式１２，１４に従って計算する。ここで、下記式１１または式１３は操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「０」のときに見込み横加速度Gdf，Gdrが「０」となる関数である。また、下記式１２，１４は操舵トルクTdのべき乗関数であり、下記式１１，１３と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
Gdf＝c1・Td  （｜Td｜＜Tg）  …式１１
Gdf＝C・TdK2  （Tg≦｜Td｜）  …式１２
Gdr＝c2・Td−Mh2  （｜Td｜＜Tg）  …式１３
Gdr＝C・(Td−Mh2)K2  （Tg≦｜Td｜）  …式１４
【００４７】
ただし、前記式１１中のc1および前記式１３中のc2は一次関数の傾きを表す定数であり、前記式１２，１４中のC，K2は定数である。また、前記式１１〜１４中の操舵トルクTdは、前記式６〜１０を用いて計算した操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）の絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数c1，c2および定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数c1，c2および定数Cを前記正の定数c1，c2および定数Cと同じ絶対値を表す負の値とする。
【００４８】
また、前記式１３，１４中のMh2は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される見込み横加速度Gdfと見込み横加速度Gdrとを連続的に繋げるためすなわち切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh2は、ある操舵トルクTdが供給された時点における切込み操作時の見込み横加速度Gdfと戻し操作時の見込み横加速度Gdrとの比率に基づいて決定され、下記式１５のように表される。
Mh2＝nq・(Kq・Td)   …式１５
ただし、前記式１５中のKqは操舵トルクTdに対する最小変化感度（後述するトルクに関するウェーバー比に対応）であり、nqは最小変化感度に対する所定の係数である。なお、本実施形態においては、ヒステリシス項Mh2を前記式１５のように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【００４９】
このように、ヒステリシス項Mh2が計算されることにより、前記式１１または式１２に従って計算された見込み横加速度Gdfと前記式１３または式１４に従って計算された見込み横加速度Gdrとが連続的に繋がる。このため、見込み横加速度Gdfから見込み横加速度Gdrへ、逆に、見込み横加速度Gdrから見込み横加速度Gdfへスムーズに切り換えることができる。また、前記式１５に従ってヒステリシス項Mh2が計算されることにより、切込み操作と戻し操作間の変更時点における見込み横加速度Gdf，Gdrが維持される。このため、後述するように、見込み横加速度Gdf，Gdrに基づいて計算される補正目標転舵角δd（静的目標転舵角δro）に転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、例えば、道路から入力される外乱（セルフアライメントトルクの変動など）によって、その転舵角が変化することを防止することができ、運転者が見込んだ車両の挙動を維持することができる。
【００５０】
さらに、操舵トルクTdが所定値Tg未満のときに、前記式１１および前記式１３に従って見込み横加速度Gdfおよび見込み横加速度Gdrが計算されることにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式１１および前記式１３は、原点「０」を通る関数であるため、見込み横加速度Gdfと見込み横加速度Gdrが非連続となることが防止される。
【００５１】
すなわち、運転者が見込み横加速度を、例えば、右方向から左方向へ変化する横加速度を見込んだとすれば、トルク−横加速度変換部５２は、前記式１３に従って一次関数的に「０」に収束する見込み横加速度Gdrを計算するとともに、前記式１１に従って「０」から一次関数的に増大する見込み横加速度Gdfを計算する。したがって、見込み横加速度Gdfと見込み横加速度Gdrは、「０」で連続となり、見込み横加速度の知覚方向が変化する場合、言い換えると、検出操舵角θが正負逆転する場合においても、極めてスムーズに見込み横加速度Gdf，Gdrを切り換えることができて、運転者は車両の挙動変化に関して違和感を覚えることがない。なお、この場合も、前記式１１〜１５の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み横加速度Gdf，Gdrを記憶した図７に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み横加速度Gdf，Gdrを計算するようにしてもよい。また、以下の説明においては、見込み横加速度Gdfおよび見込み横加速度Gdrをまとめて見込み横加速度Gdともいう。
【００５２】
ここで、切込み操作時に適用される前記式１２について説明しておく。なお、戻し操作時に適用される前記式１４については、前記式１２における操舵トルクTdが操舵トルク(Td−Mh2)で表されること以外同様に構成されているため、前記式１２を詳細に説明することによってその説明を省略する。前記式７を用いて操舵トルクTd（詳しくは操舵トルクTdf）を消去すると、下記式１６に示すようになる。
Gdf＝C・(To・exp(K1・θ))K2＝C・ToK2・exp(K1・K2・θ)＝Go・exp(K1・K2・θ)  …式１６
前記式１６において、Goは定数C・ToK2であり、式１６は、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角θに対して見込み横加速度Gdfが指数関数的に変化していることを示す。なお、前記式１４も上記式１２から式１６への変形と同様に変形することにより、操舵角θに対して見込み横加速度Gdrが指数関数的に変化する。そして、この見込み横加速度Gdfは、車内の所定部位への運転者の体の一部の接触によって運転者が知覚し得る物理量であり、前述したウェーバー・ヘフナーの法則に従ったものである。したがって、操舵トルクTdfが所定値Tg以上のときに、運転者が、この見込み横加速度Gdfに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル１１を回動操作することができれば、操舵ハンドル１１の回動操作と車両の操舵との関係を人間の知覚特性に対応させることができる。
【００５３】
次に、上述したパラメータK1，K2，C（所定値K1，K2，C）の決め方について説明しておく。なお、このパラメータK1，K2，Cの決め方についての説明では、操舵トルクTdf，Tdrおよび見込み横加速度Gdf，Gdrを操舵トルクTおよび横加速度Gとして扱う。前述したウェーバー・ヘフナーの法則によれば、「人間の知覚できる最小の物理量変化ΔＳとその時点での物理量Ｓとの比ΔＳ／Ｓは、物理量Ｓの値によらず一定となり、その比ΔＳ／Ｓをウェーバー比という」ことになっている。本発明者等は、操舵トルクおよび横加速度に関し、前記ウェーバー・ヘフナーの法則が成立することを確認するとともに、ウェーバー比を決定するために、次のような実験を、男女、年齢、車両の運転歴などの異なる種々の人間に対して行った。
【００５４】
操舵トルクに関しては、車両の操舵ハンドルにトルクセンサを組付け、操舵ハンドルに検査用のトルクを外部から付与するとともに同検査用トルクを種々の態様で変化させながら、この検査用トルクに抗して人間が操舵ハンドルに操作力を加えて同操舵ハンドルを回転させないように調整する人間の操舵トルク調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での検出操舵トルクをTとし、同検出操舵トルクTからの変化を知覚し得る最小の操舵トルク変化量をΔTとしたときの比の値ΔT／Tすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、操舵ハンドルの操作方向、操舵ハンドルを把持する手の状態、検査用トルクの大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔT／Tはほぼ一定の値αとなった。
【００５５】
横加速度に関しては、運転席の側方に壁部材を設けて同壁部材に人間の肩の押圧力を検出する力センサを組付け、人間に操舵ハンドルを把持させるとともに壁部材の力センサに肩を接触させ、壁部材に検査用の力を人間に対して横方向に外部から付与するとともに同検査用の力を種々の態様で変化させながら、この調査用の力に抗して人間が壁部材を押して壁部材が移動しないように調整する、すなわち姿勢を維持する人間の横力調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での外部からの横力に耐えて姿勢を維持する検出力をFとし、同検出力Fからの変化を知覚し得る最小の力変化量をΔFとしたときの比の値ΔF／Fすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、壁部材に付与される基準力の大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔF／Fはほぼ一定の値βとなった。
【００５６】
一方、前記式７を微分するとともに、同微分した式において式７を考慮すると、下記式１７が成立する。
ΔT＝To・exp(K1・θ)・K1・(dθ／dt)＝T・K1・(dθ／dt)  …式１７
この式１７を変形するとともに、前記実験により求めたトルクに関するウェーバー比ΔT／TをKtとすると、下記式１８が成立する。
K1＝ΔT／(T・(dθ／dt))＝Kt／(dθ／dt)  …式１８
【００５７】
また、最大操舵トルクをTmaxとすれば、前記式７より下記式１９が成立する。
Tmax＝To・exp(K1・θmax)  …式１９
この式１９を変形すれば、下記式２０が成立する。
K1＝log(Tmax／To)／θmax  …式２０
そして、前記式１８および式２０から下記式２１が導かれる。
dθ／dt＝Kt／K1＝Kt・θmax／log(Tmax／To)  …式２１
この式２１において、Ktは操舵トルクTのウェーバー比であり、θmaxは操舵角の最大値であり、Tmaxは操舵トルクの最大値であり、Toは人間が知覚し得る最小操舵トルクに対応するものである。そして、これらの値Kt，θmax，Tmax，Toはいずれも実験およびシステムによって決定される定数であるので、操舵角速度dθ／dtは前記式２１に従って計算できる。また、この操舵角速度dθ／dtとウェーバー比Ktを用いて、前記式１８に基づき所定値（係数）K1も計算できる。
【００５８】
また、前記式１２を微分するとともに、同微分した式において式１２を考慮すると、下記式２２が成立する。
ΔG＝C・K2・TK2-1・ΔT＝G・K2・ΔT／T  …式２２
この式２２を変形し、かつ前記実験により求めたトルクに関するウェーバー比ΔT／TをKtとするとともに、横加速度に関するウェーバー比ΔF／FをKaとすると下記式２３，２４が成立する。
ΔG／G＝K2・ΔT／T  …式２３
K2＝Ka／Kt  …式２４
この式２４において、Ktは操舵トルクに関するウェーバー比であるとともに、Kaは横加速度に関するウェーバー比であって、共に定数（例えば、αやβ）として与えられるものであるので、これらのウェーバー比Kt，Kaを用いて、前記式２４に基づいて係数K2も計算できる。
【００５９】
さらに、横加速度の最大値をGmaxとし、操舵トルクの最大値をTmaxとすれば、前記式１２から下記式２５が導かれる。
C＝Gmax／TmaxK2  …式２５
そして、この式２５においては、GmaxおよびTmaxは実験およびシステムによって決定される定数であり、かつK2は前記式２４によって計算されるものであるので、定数（係数）Cも計算できる。
【００６０】
以上のように、操舵角θの最大値θmax、操舵トルクTの最大値Tmax、横加速度Gの最大値Gmax、最小操舵トルクTo，最小感知横加速度Go，操舵トルクTに関するウェーバー比Kt、および横加速度に関するウェーバー比Kaを、実験およびシステムによって決定すれば、前記パラメータK1、K2，Cを予め計算により決定しておくことができる。したがって、変位−トルク変換部４１，５１およびトルク−横加速度変換部５２においては、前記式１〜１５を用いて、運転者の知覚特性に合った反力トルクTzf，Tzr、操舵トルクTdf，Tdrおよび見込み横加速度Gdf，Gdrを計算できる。
【００６１】
ふたたび、図２の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部５２にて計算された見込み横加速度Gdf，Gdrは、転舵角変換部５３に供給される。転舵角変換部５３は、見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δroを計算するものであり、図８に示すように車速Vに応じて変化して見込み横加速度Gdに対する目標転舵角δroの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら操舵ハンドル１１を一定の操舵角速度dθ／dtで回動操作することにより車両を定常円旋回走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと横加速度Gとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５３は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み横加速度Gdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δroを計算する。なお、計算される目標転舵角δroは、定常円旋回する車両について計算されるため、以下の説明においては、静的目標転舵角δroという。また、前記テーブルに記憶されている横加速度G（見込み横加速度Gd）と静的目標転舵角δroはいずれも正であるが、転舵角変換部５３から供給される見込み横加速度Gdが負であれば、出力される静的目標転舵角δroも負となる。
【００６２】
なお、静的目標転舵角δroは車速Vと横加速度Gの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、定常円旋回する場合の車両運動方程式としての下記式２６の演算の実行によっても計算することができる。
δro＝Ｌ・(１＋A・Ｖ2)・Ｇd／Ｖ2  …式２６
ただし、前記式２６中のLはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。
【００６３】
前記式２６に従って計算された静的目標転舵角δroは、転舵角補正部５４に供給される。転舵角補正部５４は、トルク−横加速度変換部５２から見込み横加速度Gdを入力するとともに、横加速度センサ３４によって検出された実横加速度Gも入力している。そして、転舵角補正部５４は、下記式２７の演算を実行して、入力した静的目標転舵角δroを補正し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させる目標転舵角としての補正目標転舵角δdを計算する。
δd＝δro＋K3・(Gd−G)  …式２７
ただし、係数K3は予め決められた正の定数であり、実横加速度Gが見込み横加速度Gdに満たない場合には、補正目標転舵角δdの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実横加速度Gが見込み横加速度Gdを超える場合には、補正目標転舵角δdの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み横加速度Gdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく計算される。
【００６４】
上述したように計算された静的目標転舵角δroおよび補正目標転舵角δdは、転舵制御部６０に供給される。転舵制御部６０においては、勾配限界演算部６１が、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度を制限するための勾配制限目標転舵角δr1を計算するとともに、車両の旋回に伴う挙動変化を緩やかにするために目標制御転舵角としての目標転舵角δrを決定する。以下、この勾配限界演算部６１の計算について詳細に説明する。
【００６５】
運転者の見込んだ見込み横加速度Gdを実現するための左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の静的目標転舵角δroは、前記式２６に従って計算することができる。このとき、見込み横加速度Gdの最大値をGmaxとし、この最大値Gmaxを発生するための転舵角をδmaxとすれば、前記式２６は下記式２８に示すように変形することができる。
δmax＝Ｌ・(１＋A・Ｖ2)・Ｇmax／Ｖ2  …式２８
この式２８によれば、運転者が見込む見込み横加速度Gdの最大値Gmaxを一定の値とした場合には、転舵角δmaxは検出車速Vに対する関数となり、検出車速Vが増大するに伴って転舵角δmaxは小さくなり、検出車速Vが減少するに伴って転舵角δmaxは大きくなる。言い換えれば、検出車速Vの増大に伴って、同一の見込み横加速度Gdを発生するための左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵領域は小さくなり、検出車速Vの減少に伴って、同一の見込み横加速度Gdを発生するための左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵領域は大きくなる。
【００６６】
また、前記式２６によって表される静的目標転舵角δroは、前記式１６を用いて変形することにより、下記式２９に示すように、操舵角θとの関係として表すこともできる。
δro＝(Ｌ・(１＋A・Ｖ2)／Ｖ2)・Go・exp(K1・K2・θ)  …式２９
今、理解を容易とするために車速Vが一定の場合を考えると、前記式２９によれば、静的目標転舵角δroは、操舵ハンドル１１の操舵角θの変化に対して指数関数的に変化する。このため、静的目標転舵角δroは、操舵角θの変化に対して、下に凸となる非線形特性を有する。したがって、今、運転者が操舵ハンドル１１を一定の操舵角速度dθ／dtで回動操作（以下、この回動操作を静的な回動操作という）した場合を考えると、操舵ハンドル１１が中立位置近傍で回動操作されたときには操舵角θの変化に対する静的目標転舵角δroの変化が小さく、操舵ハンドル１１が中立位置から離れた位置で回動操作されたときには操舵角θの変化に対する静的目標転舵角δroの変化が極めて大きくなる。
【００６７】
このため、運転者が操舵ハンドル１１を中立位置近傍で回動操作する場合には、操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が緩慢に転舵するようになる。一方、運転者が操舵ハンドル１１を中立位置近傍から離れた位置、特に、操舵ハンドル１１を最大操舵角θmax近傍位置（以下、この近傍位置をエンド近傍位置という）で回動操作する場合には、操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が急峻に転舵するようになる。
【００６８】
そして、この静的目標転舵角δroの操舵角θに対する変化特性は、検出車速Vによっても変化する。すなわち、上述したように、前記式２８によれば、同一の見込み横加速度Gd（最大値Gmax）を発生させる場合には、検出車速Vが増大するに伴って左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵領域は小さくなり、検出車速Vが減少するに伴って左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵領域は大きくなる。特に、検出車速Vが小さくなり転舵領域が大きくなる状況では、操舵ハンドル１１がエンド近傍位置にて回動操作されると、操舵角θの変化に対して指数関数的に変化する静的目標転舵角δroの変化が極めて大きくなる。その結果、検出車速Vが減少するに伴って、操舵ハンドル１１の回動操作に対して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が急峻に転舵する傾向が強くなり、車両の挙動が乱れて運転が難しくなる。
【００６９】
さらに、上述した静的目標転舵角δroの操舵角θに対する変化特性は、操舵ハンドル１１の静的な回動操作の場合に比して、操舵角速度dθ／dtが変化する回動操作（以下、この回動操作を動的な回動操作という）された場合により顕著に現れる。以下、このことを詳細に説明する。
【００７０】
一般的に、運転者は、操舵ハンドル１１の動的な回動操作によって車両を運転する。すなわち、運転者は、大きな操舵角速度dθ／dtで操舵ハンドル１１の回動操作を開始し、小さな操舵角速度dθ／dtで操舵ハンドル１１の回動操作を終了する。このとき、操舵角センサ３１は、所定の短い時間間隔で操舵角θを検出して出力しているため、操舵ハンドル１１の一連の回動操作において操舵角速度dθ／dtが変化する場合には、前記式２９に従って検出操舵角θを用いて計算される静的目標転舵角δroが時系列的に離散した（不連続な）値となる。言い換えれば、操舵ハンドル１１の一連の回動操作において操舵角速度dθ／dtが変化する場合には、計算される静的目標転舵角δroは、操舵角速度dθ／dtに対して動的に変化するようになる。
【００７１】
具体的に説明すると、上述したように、静的目標転舵角δroは操舵角θに対して指数関数的に変化するため、特に、操舵ハンドル１１のエンド近傍位置において、操舵角速度dθ／dtが大きい場合には、微小な制御時間tあたりの静的目標転舵角δroの変化勾配値dδro／dtが大きくなり、時定数は小さくなる。一方、操舵角速度dθ／dtが小さい場合には、変化勾配値dδro／dtが小さくなり、時定数は大きくなる。このように、静的目標転舵角δroの変化勾配値dδro／dtは、操舵角速度dθ／dtの大きさに応じて異なる。ここで、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に応じて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵アクチュエータ２１の駆動によって転舵される。すなわち、転舵アクチュエータ２１は、操舵ハンドル１１の操舵角速度dθ／dtに応じて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２をシステム上予め設定された限界の転舵角速度dδ／dt（以下、この転舵角速度を転舵性能限界速度dδ／dtという）以下で転舵する。このため、転舵アクチュエータ２１は、操舵角速度dθ／dtの大きさに応じて変化する静的目標転舵角δroの変化勾配値dδro／dtに比して転舵性能限界速度dδ／dtが大きい場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を変化勾配値dδro／dtに対応した転舵角速度で転舵するようになる。一方、変化勾配値dδro／dtに比して転舵性能限界速度dδ／dtが小さい場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵性能限界速度dδ／dtで転舵するようになる。このことを図９を用いて説明する。
【００７２】
図９は、ｓ点（時間ｔ＝０）にて操舵ハンドル１１の切込み操作が開始され、所定の時間経過後に戻し操作される場合の転舵角δの変化を示している。今、運転者によって操舵角速度dθ／dtの大きい回動操作（以下、この回動操作を速い操舵という）がされた場合には、静的目標転舵角δroの変化勾配値dδro／dtは、図９中にて細い一点鎖線で示すように変化する。しかしながら、この変化勾配値dδro／dtは、転舵アクチュエータ２１の転舵性能限界速度dδ／dtよりも大きな値を有しているため、転舵アクチュエータ２１は左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵性能限界速度dδ／dtで転舵する。したがって、この場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、図９中にて太い一点鎖線で示すように、ｓ点とａ点を通る直線に従って静的目標転舵角δroに転舵される。
【００７３】
また、運転者によって操舵角速度dθ／dtが比較的大きい回動操作（以下、この回動操作を比較的速い操舵という）がされた場合には、静的目標転舵角δroの変化勾配値dδro／dtは、図９中にて細い実線で示すように変化する。この場合には、転舵アクチュエータ２１は、図９中にて太い実線で示すように、ｄ点までは静的目標転舵角δroの変化勾配値dδro／dtに対応した転舵角速度で左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵し、その後ｂ点まで転舵性能限界速度dδ／dtで左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する。さらに、運転者によって操舵角速度dθ／dtの小さい回動操作（以下、この回動操作を遅い操舵という）がされた場合には、転舵アクチュエータ２１は、図９中にて太い破線で示すように、ｓ点からｃ点まで変化勾配値dδro／dtに対応した転舵角速度で左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する。
【００７４】
このように、転舵アクチュエータ２１は、転舵性能限界速度dδ／dt以下の転舵角速度によって、静的目標転舵角δroの変化勾配値dδro／dtに追従するように左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵する。しかし、予め設定された転舵アクチュエータ２１の転舵性能限界速度dδ／dtが大きい場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が急峻に転舵され、その結果、車両の旋回挙動言い換えれば操舵安定性が適正に確保できない場合がある。したがって、勾配限界演算部６１は、車両の挙動を緩やかに変化させて運転者が見込んだ見込み横加速度Gdを発生させる、すなわち左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度を制限して目標転舵角δdまで緩やかに転舵させるための勾配制限目標転舵角δr1を計算する。以下、この勾配制限目標転舵角δr1の計算について詳細に説明する。
【００７５】
勾配限界演算部６１は、下記式３０に従って勾配制限目標転舵角δr1を計算する。
δr1＝δr1(n−1)＋dδa／dt  …式３０
ここで、前記式３０中のδr1(n−1)は、前回のプログラム実行時に計算された勾配制限目標転舵角δr1であり、dδa／dtは、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するときに車両が安定して旋回できる最大の転舵角速度であって下記式３１により表される。
dδa／dt＜(dδ／dt)・Kd  …式３１
ただし、前記式３１中のKdは所定の係数であり、１以下の正の係数である。なお、この係数Kdについては、車速Vの関数として計算してもよい。この場合、係数Kdは、車速Vの増加に伴って大きく変化し、車速Vの減少に伴って小さく変化する特性を有するとよい。これにより、車速Vの増加に伴って左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が俊敏に転舵されるとともに、車速Vの減少に伴って左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が緩やかに転舵されるようになる。
【００７６】
そして、勾配限界演算部６１は、前記式３０，３１に従って勾配制限目標転舵角δr1を計算すると、前記式２６に従って計算された静的目標転舵角δroと比較し、補正目標転舵角δdまでの変化過程における目標転舵角δrを決定する。すなわち、勾配限界演算部６１は、計算した勾配制限目標転舵角δr1が入力した静的目標転舵角δro以上であれば、静的目標転舵角δroを目標転舵角δrとして決定する。一方、勾配制限目標転舵角δr1が静的目標転舵角δro未満であれば、勾配制限目標転舵角δr1を目標転舵角δrとして決定する。
【００７７】
具体的に図１０を用いて説明すると、勾配限界演算部６１は、所定の制御時間t−1において、前記式２６に従って計算された静的目標転舵角δro(n−1)を入力するとともに、前記式３０，３１に従って計算した勾配制限目標転舵角δr1(n−1)とを比較する。この比較において、静的目標転舵角δro(n−1)が勾配制限目標転舵角δr1(n−1)よりも大きければ、静的目標転舵角δro(t−1)の変化勾配値dδro／dtは、最大転舵角速度dδa／dtよりも大きい。このため、勾配限界演算部６１は、静的目標転舵角δro(t−1)の変化勾配値dδro／dtを最大転舵角速度dδa／dtによって制限するために、制御時間t−1における目標転舵角δr(n−1)を勾配制限目標転舵角δr1(n−1)に決定する。同様にして、制御時間tにおける目標転舵角δrを勾配制限目標転舵角δr1に決定する。そして、このように決定された目標転舵角δrは、フィルタ処理演算部６２に供給される。
【００７８】
フィルタ処理演算部６２は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵制御において、補正目標転舵角δdまでの変化過程から補正目標転舵角δdでの維持過程への移行に伴って発生する不要なヨーレートを抑制するために、目標転舵角δrをフィルタ処理する。具体的に説明すると、上述したように、運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、図９に示すように、運転者が見込んだ見込み横加速度Gdを発生させるための補正目標転舵角δdまで転舵制御される。そして、図９中のａ点，ｂ点およびｃ点まで変化すると、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作は終了し、補正目標転舵角δdで維持される。このとき、ａ点，ｂ点およびｃ点においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の作動状態が停止状態に急変するため、運転者は不要なヨーレートを知覚する場合がある。このため、フィルタ処理演算部６２は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δ（すなわち、目標転舵角δr）が補正目標転舵角δdに到達する直前の転舵動作を緩やかにするために、下記式３２に従って、補正目標転舵角δdまで変化する目標転舵角δrをフィルタ処理したフィルタ目標転舵角δrfを計算する。
δrf＝δr(n−1)＋B・(δd−δr(n−1))  …式３２
ただし、前記式３２中のBは、所定の定数である。
【００７９】
ここで、フィルタ処理演算部６２は、転舵角センサ３２から実転舵角δすなわち目標転舵角δrを入力しており、この実転舵角δと補正目標転舵角δdとの関係において下記式３３が成立する場合に、目標転舵角δrをフィルタ処理する。
δd−δr＜Ksf  …式３３
ここで、前記式３３中のδdは前記式２７に従って計算される補正目標転舵角であり、Ksfはフィルタ処理の開始点を決定するための所定の正の係数である。なお、この係数Ksfについても、車速Vの関数として計算してもよい。この場合、係数Ksfは、車速Vの増加に伴って大きく変化し、車速Vの減少に伴って小さく変化する特性を有するとよい。これにより、車速Vが変化した場合であっても、不要なヨーレートを効果的に抑制することができる。
【００８０】
このフィルタ処理演算部６２の計算について具体的に図１１を用いて説明すると、フィルタ処理演算部６２は、転舵角センサ３２から実転舵角δを入力する。そして、フィルタ処理演算部６２は、前記式３３に従って、補正目標転舵角δdと入力した実転舵角δすなわち目標転舵角δrとを比較する。この比較により、補正目標転舵角δdと入力した目標転舵角δrとの差分が所定の係数Ksf以上であれば、フィルタ処理演算部６２は、目標転舵角δrが運転者の見込んだ見込み横加速度Gdを発生するための補正目標転舵角δdに未だ到達しないため、フィルタ処理を実行しない。したがって、フィルタ処理演算部６２は目標転舵角δrをそのままフィルタ目標転舵角δrfとして後述する駆動制御部６３に供給する。一方、フィルタ処理演算部６２は、補正目標転舵角δdと入力した実転舵角δ（目標転舵角δr）との差分が所定の係数Ksf未満であれば、前記式３３が成立する言い換えれば目標転舵角δrが補正目標転舵角δdに近づいているため、前記式３２に従って目標転舵角δrをフィルタ処理してフィルタ目標転舵角δrfを計算する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵作動において、補正目標転舵角δdまでの変化過程から補正目標転舵角δdでの維持過程へスムーズに移行させることができ、運転者が不要なヨーレートを知覚することを効果的に抑制することができる。
【００８１】
そして、上述したように決定されたフィルタ目標転舵角δrfは、駆動制御部６３に供給される。駆動制御部６３は、転舵角センサ３２によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δrf（目標転舵角δr）言い換えれば最大転舵角速度dδa／dt以下の転舵角速度によって補正目標転舵角δdに転舵されるように、転舵アクチュエータ２１内の電動モータの回転をフィードバック制御する。また、駆動制御部６３は、駆動回路３８から同電動モータに流れる駆動電流も入力し、転舵トルクに対応した大きさの駆動電流が同電動モータに適切に流れるように駆動回路３８をフィードバック制御する。この転舵アクチュエータ２１内の電動モータの駆動制御により、同電動モータの回転は、転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３に伝達され、ピニオンギア２３によりラックバー２４を軸線方向に変位させる。そして、このラックバー２４の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdに転舵される。
【００８２】
上記説明からも理解できるように、この実施形態によれば、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作に応答して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵制御される際には、転舵制御部６０によって最大転舵角速度dδa／dt以下の転舵角速度で転舵される。これにより、操舵ハンドル１１の動的な回動操作に伴う左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の急峻な転舵が抑制されるとともに、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵作動状態が切り替わる際の無用なヨーレートの発生を抑制することができる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の回動操作に伴って車両の旋回挙動が不安定になることを気にすることなく運転することができて車両の運転が簡単になるとともに、常に良好な操舵安定性を知覚することができる。
【００８３】
すなわち、図１２にて一点鎖線で示すように、運転者が速い操舵によって操舵ハンドル１１を回動操作した場合には、勾配限界演算部６１によって目標転舵角δrとして前記式３０に従って計算される勾配制限目標転舵角δr1が採用される。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は最大転舵角速度dδa／dtで転舵される。このとき、前記式３１中の所定の係数Kdを適宜設定することにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の急峻な転舵を効果的に防止できる目標転舵角δrを決定することができるため、車両旋回時における安定した車両の挙動を確保することができる。また、フィルタ処理演算部６２によってフィルタ処理されることにより、目標転舵角δrがａ’点で補正目標転舵角δdとなるため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作における作動状態と停止状態をスムーズに移行することができる。これにより、運転者が不要なヨーレートを知覚することを効果的に抑制することができる。したがって、運転者は、良好な操舵安定性を知覚することができる。
【００８４】
また、図１２にて実線で示すように、運転者が比較的速い操舵によって操舵ハンドル１１を回動操作した場合には、勾配限界演算部６１によってｄ’点までは目標転舵角δrとして静的目標転舵角δroが採用され、ｄ’点から勾配制限目標転舵角δr1が採用されることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は最大転舵角速度dδa／dt以下で転舵される。このため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の急峻な転舵を効果的に防止でき、車両旋回時における安定した車両の挙動を確保することができる。また、この比較的速い操舵においても、フィルタ処理演算部６２によってフィルタ処理されることにより、目標転舵角δrがｂ’点で補正目標転舵角δdとなるため、運転者が不要なヨーレートを知覚することを効果的に防止できる。したがって、この場合も、運転者は、良好な操舵安定性を知覚することができる。さらに、図１２にて破線で示すように、運転者が遅い操舵によって操舵ハンドル１１を回動操作した場合には、勾配限界演算部６１によって目標転舵角δrとして静的目標転舵角δroが採用されるとともに、フィルタ処理演算部６２によって目標転舵角δrがフィルタ処理される。これにより、目標転舵角δrがｃ’点で補正目標転舵角δdとなるため、車両旋回時における安定した車両の挙動を確保するとともに、運転者が不要なヨーレートを知覚することを効果的に防止することができる。
【００８５】
なお、上記説明においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δ（すなわち、目標転舵角δr）が補正目標転舵角δdに到達する直前の転舵作動を緩やかにすることを説明した。しかしながら、前記式３２および式３３から明らかなように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δが補正目標転舵角δdで維持されている状態すなわち停止状態から操舵ハンドル１１の戻し操作や切込み操作に伴って再び作動状態へ移行する場合においても、フィルタ処理演算部６２は目標転舵角δrをフィルタ処理する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作が停止状態（維持過程）から作動状態（変化過程）へ切り替わる場合であっても、スムーズに移行することができて、運転者が不要なヨーレートを知覚することを効果的に防止することができる。したがって、運転者は、良好な操舵安定性を知覚することができる。
【００８６】
また、感覚適合制御部５０においては、トルク−横加速度変換部５２が操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）に対して、べき乗関数的（または指数関数的）に変化する見込み横加速度Gdを計算する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵によって車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として見込み横加速度Gdが与えられる。そして、この見込み横加速度Gdは、操舵ハンドル１１の操舵角θに対してべき乗関数的（または指数関数的）に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【００８７】
次に、運動状態量としてヨーレートを採用するようにした上記実施形態の第１変形例について説明する。この第１変形例においては、電子制御ユニット３６にて実行されるコンピュータプログラムが図１３の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部５０において、変位−トルク変換部５１は上記実施形態と同様に機能するが、上記実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−ヨーレート変換部５５が設けられている。
【００８８】
このトルク−ヨーレート変換部５５は、変位−トルク変換部５１から計算された操舵トルクTdf，Tdrが供給される。なお、この第１変形例においても、トルク−ヨーレート変換部５５は、変位−トルク変換部５１から供給される操舵トルクTdf，Tdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては操舵トルクTdf，Tdrをまとめて操舵トルクTdとして説明する。トルク−ヨーレート変換部５５は、運転者が操舵ハンドル１１の切込み操作により見込んでいる見込みヨーレートγdfを下記式３４，３５に従って計算し、戻し操作により見込んでいる見込みヨーレートγdrを下記式３６，３７に従って計算する。ここで、下記式３４または式３６は上記実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数であって操舵トルクTdが「０」のときに見込みヨーレートγdf，γdrが「０」となる関数である。また、下記式３５または式３７は上記実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、下記式３４，３６と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
γdf＝c1・Td  （｜Td｜＜Tg）  …式３４
γdf＝C・TdK2  （Tg≦｜Td｜）  …式３５
γdr＝c2・Td−Mh2  （｜Td｜＜Tg）  …式３６
γdr＝C・(Td−Mh2)K2  （Tg≦｜Td｜）  …式３７
ただし、前記式３４中のc1および前記式３４中のc2は一次関数の傾きを表す定数であり、前記式３５，３７中のC，K2は定数である。また、前記式３４〜３７中の操舵トルクTdは前記式６〜式１０を用いて計算した操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）の絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数c1，c2および定数Cを前記正の定数c1，c2および定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。
【００８９】
また、前記式３６，３７中のMh2は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される見込みヨーレートγdfと見込みヨーレートγdrとを連続的に繋げるため言い換えれば切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためにヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh2は、ある操舵トルクTdが供給された時点における切込み操作時の見込みヨーレートγdfと戻し操作時の見込みヨーレートγdrとの比率に基づいて決定され、下記式３８のように表される。
Mh2＝nq・(Kq・Td)   …式３８
ただし、前記式３８中のKqは操舵トルクTdに対するウェーバー比であり、nqは最小変化感度に対する所定の係数である。なお、この第１変形例においても、ヒステリシス項Mh2を前記式３８のように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【００９０】
このように、ヒステリシス項Mh2が計算されることにより、前記式３４または式３５に従って計算された見込みヨーレートγdfと前記式３６または式３７に従って計算された見込みヨーレートγdrとが連続的に繋がる。このため、見込みヨーレートγdfから見込みヨーレートγdrへ、逆に、見込みヨーレートγdrから見込みヨーレートγdfへスムーズに切り換えることができる。また、前記式３８に従ってヒステリシス項Mh2が計算されることにより、切込み操作と戻し操作間の変更時点における見込みヨーレートγdf，γdrが維持される。このため、後述するように、見込みヨーレートγdf，γdrに基づいて計算される補正目標転舵角δdに転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、例えば、道路から入力される外乱などによって、その転舵角が変化することを防止でき、運転者が見込んだ車両の挙動を維持できる。
【００９１】
さらに、操舵トルクTdが所定値Tg未満のときに、前記式３４および前記式３６に従って見込みヨーレートγdfおよび見込みヨーレートγdrが計算される。これにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式３４および前記式３６は、原点「０」と通る関数であるため、見込みヨーレートγdfと見込みヨーレートγdrが非連続となることが防止される。
【００９２】
すなわち、所定値Tg未満においては、前記式３３および前記式３５は、ともに原点「０」を通る関数である。このため、運転者が見込みヨーレートとして、例えば、右方向から左方向へ変化するヨーレートを見込んだとすれば、トルク−ヨーレート変換部５５は、前記式３４に従って一次関数的に「０」に収束する見込みヨーレートγdrを計算するとともに、前記式３４に従って「０」から一次関数的に増大する見込みヨーレートγdfを計算する。したがって、見込みヨーレートγdfと見込みヨーレートγdrは、「０」で連続となり、見込みヨーレートの知覚方向が変化する場合、言い換えると、検出操舵角θが正負逆転する場合においても、極めてスムーズに見込みヨーレートγdf，γdrを切り換えることができて、運転者は違和感を覚えることがない。なお、この場合も、前記式３４〜３８の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込みヨーレートγdf，γdrを記憶した図１４に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込みヨーレートγdf，γdrを計算するようにしてもよい。
【００９３】
また、トルク−ヨーレート変換部５５にて計算された見込みヨーレートγdf，γdrは、転舵角変換部５６に供給される。なお、転舵角変換部５６は、トルク−ヨーレート変換部５５から供給される見込みヨーレートγdf，γdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては見込みヨーレートγdf，γdrをまとめて見込みヨーレートγdとして説明する。転舵角変換部５６は、見込みヨーレートγdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δroを計算するものであり、図１５に示すように車速Vに応じて変化して見込みヨーレートγdに対する目標転舵角δroの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら操舵ハンドル１１を一定の操舵角速度dθ／dtで回動操作することにより車両を定常円旋回させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δとヨーレートγとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５６は、このテーブルを参照して、前記入力した見込みヨーレートγdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δroを計算する。なお、図１５に示すテーブルを用いて計算される目標転舵角δroも、定常円旋回する車両について計算されるため、以下の説明においては、静的目標転舵角δroという。また、前記テーブルに記憶されているヨーレートγ（見込みヨーレートγd）と静的目標転舵角δroはいずれも正であるが、トルク−ヨーレート変換部５５から供給される見込みヨーレートγdが負であれば、出力される静的目標転舵角δroも負となる。
【００９４】
なお、静的目標転舵角δroは車速Vとヨーレートγの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、定常円旋回する場合の車両運動方程式としての下記式３９の演算の実行によっても計算することができる。
δro＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・γd／Ｖ  …式３９
ただし、前記式３９中のLはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。
【００９５】
前記式３９に従って計算された静的目標転舵角δroは、転舵角補正部５４に供給される。転舵角補正部５４は、トルク−ヨーレート変換部５５から見込みヨーレートγdを入力するとともに、ヨーレートセンサ３５によって検出された実ヨーレートγも入力している。そして、転舵角補正部５４は、上記実施形態と同様にして、下記式４０の演算を実行して、入力した静的目標転舵角δroを補正し、補正目標転舵角δdを計算する。
δd＝δro＋K4・(γd−γ)  …式４０
ただし、係数K4は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δがより精度よく確保される。
【００９６】
このように計算された静的目標転舵角δroは、上記実施形態と同様に、転舵制御部６０に供給される。これにより、勾配限界演算部６１が、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度を制限するための勾配制限目標転舵角δr1を計算するとともに、車両の旋回に伴う挙動変化を緩やかにするための目標転舵角δrを決定する。すなわち、この第１変形例においても、転舵アクチュエータ２１が大きな転舵性能限界速度dδ／dtによって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵した場合には、車両の挙動を適正に確保できない場合がある。したがって、勾配限界演算部６１は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を緩やかに転舵させるための勾配制限目標転舵角δr1を、前記式３０，３１に従って計算する。
【００９７】
そして、勾配限界演算部６１は、前記式３０，３１に従って勾配制限目標転舵角δr1を計算すると、前記式３９に従って計算された静的目標転舵角δroと比較し、目標転舵角δrを決定する。すなわち、勾配限界演算部６１は、上記実施形態と同様に、勾配制限目標転舵角δr1が静的目標転舵角δro以上であれば、静的目標転舵角δroを目標転舵角δrとして決定する。一方、勾配制限目標転舵角δr1が静的目標転舵角δro未満であれば、勾配制限目標転舵角δr1を目標転舵角δrとして決定する。このように決定された目標転舵角δrは、フィルタ処理演算部６２に供給される。
【００９８】
フィルタ処理演算部６２は、上記実施形態と同様に、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δが補正目標転舵角δdに到達する直前の転舵作動を緩やかにするために、前記式３２，３３に従って目標転舵角δrをフィルタ処理してフィルタ目標転舵角δrfを計算する。すなわち、フィルタ処理演算部６２は、転舵角センサ３２から実転舵角δ（すなわち目標転舵角δr）を入力し、前記式３３に従って、補正目標転舵角δdと入力した実転舵角δ（目標転舵角δr）とを比較する。この比較により、補正目標転舵角δdと目標転舵角δrとの差が所定の係数Ksf以上であれば、フィルタ処理演算部６２は、目標転舵角δrが運転者の見込んだ見込みヨーレートγdを発生するための補正目標転舵角δdに未だ到達していないため、フィルタ処理を実行しない。したがって、フィルタ処理演算部６２は目標転舵角δrをそのままフィルタ目標転舵角δrfとして駆動制御部６３に供給する。一方、フィルタ処理演算部６２は、補正目標転舵角δdと目標転舵角δrとの差が所定の係数Ksf未満であれば、前記式３３が成立するため、前記式３２に従って目標転舵角δrをフィルタ処理してフィルタ目標転舵角δrfを計算する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵作動において、補正目標転舵角δdまでの変化過程から補正目標転舵角δdでの維持過程へスムーズに移行させることができ、運転者が不要なヨーレートを知覚することを効果的に低減することができる。
【００９９】
また、電子制御ユニット３６にて実行される他のプログラム処理については、上記実施形態の場合と同じである。そして、図１３の機能ブロック図において、上記実施形態の図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１００】
そして、上記説明した第１変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。また、この第１変形例においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵によって車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則により「与えられた刺激の物理量」として見込みヨーレートγdが与えられる。そして、操舵角θに対してべき乗関数的（または指数関数的）に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【０１０１】
次に、上記実施形態における運動状態量としての横加速度に代えて、旋回曲率を用いた上記実施形態の第２変形例について説明する。この第２変形例においても、車両の操舵装置が上記実施形態と同様に図１に示すように構成されている。ただし、電子制御ユニット３６にて実行されるコンピュータプログラムが上記実施形態の場合とは若干異なる。
【０１０２】
この第２変形例においては、電子制御ユニット３６にて実行されるコンピュータプログラムが図１６の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部５０において変位−トルク変換部５１は上記実施形態と同様に機能するが、上記実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−旋回曲率変換部５７が設けられている。
【０１０３】
このトルク−旋回曲率変換部５７は、変位−トルク変換部５１から計算された操舵トルクTdf，Tdrが供給される。なお、この第２変形例においても、トルク−旋回曲率変換部５７は、変位−トルク変換部５１から供給される操舵トルクTdf，Tdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては操舵トルクTdf，Tdrをまとめて操舵トルクTdとして説明する。そして、トルク−旋回曲率変換部５７は、運転者が操舵ハンドル１１の切込み操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdfを下記式４１，４２に従って計算し、戻し操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdrを下記式４３，４４に従って計算する。
【０１０４】
このとき、トルク−旋回曲率変換部５７は、見込み旋回曲率ρdf，ρdrを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式４１，４３に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式４２，４４に従って計算する。ここで、下記式４１または式４３は上記実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「０」のときに見込み旋回曲率ρdf，ρdrが「０」となる関数である。また、下記式４２，４４は上記実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、下記式４１，４３と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
ρdf＝c1・Td  （｜Td｜＜Tg）  …式４１
ρdf＝C・TdK2  （Tg≦｜Td｜）  …式４２
ρdr＝c2・Td−Mh2  （｜Td｜＜Tg）  …式４３
ρdr＝C・(Td−Mh2)K2  （Tg≦｜Td｜）  …式４４
ただし、前記式４１中のc1および前記式４３中のc2は一次関数の傾きを表す定数であり、前記式４２，４４中のC，K2は定数である。また、前記式４１〜４４中の操舵トルクTdは前記式６〜式９を用いて計算した操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）の絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数c1，c2および定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数c1，c2および定数Cを前記正の定数c1，c2および定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。
【０１０５】
また、前記式４３，４４中のMh2は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される見込み旋回曲率ρdfと見込み旋回曲率ρdrとを連続的に繋げるためすなわち切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh2は、ある操舵トルクTdが供給された時点における切込み操作時の見込み旋回曲率ρdfと戻し操作時の見込み旋回曲率ρdrとの比率に基づいて決定され、下記式４５にように表される。
Mh2＝nq・(Kq・Td)   …式４５
ただし、前記式４５中のKqは操舵トルクTdに対するウェーバー比であり、nqは最小変化感度に対する所定の係数である。なお、この第２変形例においても、ヒステリシス項Mh2を前記式４５のように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【０１０６】
このように、ヒステリシス項Mh2が計算されることにより、前記式４１または式４２に従って計算された見込み旋回曲率ρdfと前記式４３または式４４に従って計算された見込み旋回曲率ρdrとが連続的に繋がるため、見込み旋回曲率ρdfから見込み旋回曲率ρdrへ、逆に、見込み旋回曲率ρdrから見込み旋回曲率ρdfへスムーズに切り換えることができる。また、前記式４５に従ってヒステリシス項Mh2が計算されることにより、切込み操作と戻し操作間の変更時点における見込み旋回曲率ρdf，ρdrが維持される。このため、後述するように、見込み旋回曲率ρdf，ρdrに基づいて計算される補正目標転舵角δdに転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、例えば、道路から入力される外乱などによって、その転舵角が変化することを防止でき、運転者が見込んだ車両の挙動を維持することができる。
【０１０７】
さらに、操舵トルクTdが所定値Tg未満のときに、前記式４１および前記式４３に従って見込み旋回曲率ρdfおよび見込み旋回曲率ρdrが計算されることにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式４１および前記式４３は、原点「０」と通る関数であるため、見込み旋回曲率ρdfと見込み旋回曲率ρdrが不連続となることが防止される。なお、この場合も、前記式４１〜式４５の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み旋回曲率ρdf，ρdrを記憶した図１７に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み旋回曲率ρdf，ρdrを計算するようにしてもよい。
【０１０８】
また、トルク−旋回曲率変換部５７にて計算された見込み旋回曲率ρdf，ρdrは、転舵角変換部５８に供給される。なお、転舵角変換部５８は、トルク−旋回曲率変換部５６から供給される見込み旋回曲率ρdf，ρdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては見込み旋回曲率ρdf，ρdrをまとめて見込み旋回曲率ρdとして説明する。転舵角変換部５８は、見込み旋回曲率ρdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δroを計算するものであり、図１８に示すように車速Vに応じて変化して見込み旋回曲率ρdに対する目標転舵角δroの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら操舵ハンドル１１を一定の操舵角速度dθ／dtで回動操作することにより車両を定常円旋回させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと旋回曲率ρとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５８は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み旋回曲率ρdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δroを計算する。なお、図１８に示すテーブルを用いて計算される目標転舵角δroも、定常円旋回する車両について計算されるため、以下の説明においては、静的目標転舵角δroともいう。また、前記テーブルに記憶されている旋回曲率ρ（見込み旋回曲率ρd）と静的目標転舵角δroはいずれも正であるが、トルク−旋回曲率変換部５７から供給される見込み旋回曲率ρdが負であれば、出力される静的目標転舵角δroも負となる。
【０１０９】
なお、静的目標転舵角δroは車速Vと旋回曲率ρの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、定常円旋回する場合の車両運動方程式としての下記式４６の演算の実行によっても計算することができる。
δro＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・ρd  …式４６
ただし、前記式４６中のLはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。
【０１１０】
前記式４６に従って計算された静的目標転舵角δroは、転舵角補正部５４に供給される。この第２変形例における転舵角補正部５４は、車速センサ３３によって検出された車速Vおよびヨーレートセンサ３５によって検出されたヨーレートγも入力する。そして、転舵角補正部５４は、入力した車速Vおよびヨーレートγを用いて、下記式４７の演算の実行により実旋回曲率ρを計算する。
ρ＝G／Ｖ2またはρ＝γ／Ｖ  …式４７
また、転舵角補正部５４は、トルク−旋回曲率変換部５７から見込み旋回曲率ρdを入力し、入力した見込み旋回曲率ρdと前記式４７に従って計算した実旋回曲率ρとを用いて下記式４８の演算を実行する。そして、転舵角補正部５４は、前記入力した静的目標転舵角δroを補正して、補正目標転舵角δdを計算する。
δd＝δd＋K5・(ρd−ρ)  …式４８
ただし、係数K5は予め決められた正の定数であり、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρdに満たない場合には、補正目標転舵角δdの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρdを超える場合には、補正目標転舵角δdの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み旋回曲率ρdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δがより精度よく確保される。
【０１１１】
このように計算された静的な目標転舵角δroは、上記実施形態と同様に、転舵角速度限界制御部６０に供給される。これにより、勾配限界演算部６１が、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角速度を制限するための勾配制限目標転舵角δr1を計算するとともに、車両の旋回に伴う挙動変化を緩やかにするための目標転舵角δrを決定する。すなわち、この第２変形例においても、転舵アクチュエータ２１が大きな転舵性能限界速度dδ／dtによって左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵した場合には、車両の挙動を適正に確保できない場合がある。したがって、勾配限界演算部６１は、運転者が見込んだ見込み旋回曲率ρdを確保するとともに、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を緩やかに転舵させるための勾配制限目標転舵角δr1を、前記式３０，３１に従って計算する。
【０１１２】
そして、勾配限界演算部６１は、前記式３０，３１に従って勾配制限目標転舵角δr1を計算すると、前記式４６に従って計算された静的な目標転舵角δroと比較し、目標転舵角δrを決定する。すなわち、勾配限界演算部６１は、上記実施形態と同様に、勾配制限目標転舵角δr1が静的目標転舵角δro以上であれば、静的目標転舵角δroを目標転舵角δrとして決定する。一方、勾配制限目標転舵角δr1が静的目標転舵角δro未満であれば、勾配制限目標転舵角δr1を目標転舵角δrとして決定する。このように決定された目標転舵角δrは、フィルタ処理演算部６２に供給される。
【０１１３】
フィルタ処理演算部６２は、上記実施形態と同様に、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δが補正目標転舵角δdに到達する直前の転舵作動を緩やかにするために、前記式３２，３３に従って目標転舵角δrをフィルタ処理してフィルタ目標転舵角δrfを計算する。すなわち、フィルタ処理演算部６２は、転舵角センサ３２から実転舵角δ（すなわち目標転舵角δr）を入力し、前記式３３に従って、補正目標転舵角δdと入力した実転舵角δ（目標転舵角δr）とを比較する。この比較により、補正目標転舵角δdと目標転舵角δrとの差が所定の係数Ksf以上であれば、フィルタ処理演算部６２は、目標転舵角δrが運転者の見込んだ見込み旋回曲率ρdを発生するための補正目標転舵角δdに未だ到達していないため、フィルタ処理を実行しない。したがって、フィルタ処理演算部６２は目標転舵角δrをそのままフィルタ目標転舵角δrfとして駆動制御部６３に供給する。一方、フィルタ処理演算部６２は、補正目標転舵角δdと目標転舵角δrとの差が所定の係数Ksf未満であれば、前記式３３が成立するため、前記式３２に従って目標転舵角δrをフィルタ処理してフィルタ目標転舵角δrfを計算する。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵作動において、補正目標転舵角δdまでの変化過程から補正目標転舵角δdでの維持過程へスムーズに移行させることができ、運転者が不要なヨーレートを知覚することを効果的に低減することができる。
【０１１４】
また、電子制御ユニット３６にて実行される他のプログラム処理については、上記実施形態の場合と同じである。そして、図１６の機能ブロック図において、上記実施形態の図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１１５】
そして、上記説明した第２変形例においても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。また、この第３変形例においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵によって車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、前記ウェーバー・ヘフナーの法則により「与えられた刺激の物理量」として見込み旋回曲率ρdが与えられる。そして、操舵角θに対してべき乗関数的（または指数関数的）に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【０１１６】
次に、操舵ハンドル１１の操作入力値として操舵トルクTを利用するようにした第３変形例について説明する。この第３変形例においては、図１に破線で示すように、操舵入力軸１２に組み付けられて操舵ハンドル１１に付与された操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサ３９を備えている。他の構成については上記実施形態と同じであるが、電子制御ユニット３６にて実行されるコンピュータプログラムは上記実施形態の場合とは若干異なる。
【０１１７】
この第３変形例の場合には、前記コンピュータプログラムを表す図２の機能ブロック図において、変位−トルク変換部５１は設けられておらず、トルク−横加速度変換部５２が、上記実施形態における変位−トルク変換部５１にて計算される操舵トルクTdに代えて、操舵トルクセンサ３９によって検出された操舵トルクTを用いた式１１〜１５の演算の実行により見込み横加速度Gdを計算する。なお、この場合も、式１１〜１５の演算の実行に代え、図７に示す特性を表すテーブルを用いて見込み横加速度Gdを計算するようにしてもよい。なお、電子制御ユニット３６にて実行される他のプログラム処理については上記実施形態の場合と同じである。
【０１１８】
この第３変形例によれば、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵トルクTがトルク−横加速度変換部５２によって、見込み横加速度Ｇdに変換される。変換された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部５３により静的目標転舵角δroとして決定され、転舵角補正部５４によって補正目標転舵角δdに補正される。また、静的目標転舵角δroは勾配限界演算部６１に供給され、同演算部６１によって計算される勾配制限目標転舵角δr1と比較されて目標転舵角δrが決定される。決定された目標転舵角δrはフィルタ処理演算部６２に供給され、同演算部６２によってフィルタ処理されることによりフィルタ目標転舵角δrfが決定される。そして、駆動制御部６３は、転舵角センサ３２によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δrf言い換えれば最大転舵角速度dδa／dt以下の転舵角速度によって補正目標転舵角δdに転舵されるように、転舵アクチュエータ２１内の電動モータの回転をフィードバック制御する。
【０１１９】
これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は目標転舵角δdに転舵される。そして、この場合も、操舵トルクTは運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵トルクTに対して見込み横加速度Ｇdはべき乗関数的（または指数関数的）に変化するものであるので、人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。したがって、この第３変形例においても、上記実施形態の場合と同様に、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができるので、上記実施形態の場合と同様な効果が期待される。
【０１２０】
さらに、上記実施形態による車両の操舵制御と、前記第３変形例による車両の操舵制御とを切り換え可能にしてもよい。すなわち、操舵角センサ３１と操舵トルクセンサ３９の両方を備え、上記実施形態のように変位−トルク変換部５１にて計算される目標操舵トルクTdを用いて見込み横加速度Gdを計算する場合と、操舵トルクセンサ３９によって検出された操舵トルクTを用いて見込み横加速度Gdを計算する場合とを切り換えて利用可能とすることもできる。この場合、前記切り換えを、運転者の意思により、または車両の運動状態に応じて自動的に切り換えるようにするとよい。
【０１２１】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態および第１ないし第３変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１２２】
例えば、上記実施形態および各変形例においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル１１を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。
【０１２３】
また、上記実施形態および各変形例においては、転舵アクチュエータ２１を用いて転舵出力軸２２を回転させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにした。しかし、これに代えて、転舵アクチュエータ２１を用いてラックバー２４をリニアに変位させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施形態および各変形例に係る車両の操舵装置の概略図である。
【図２】図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図３】操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。
【図４】操舵角速度と摩擦トルクとの関係を示すグラフである。
【図５】操舵角速度と粘性トルクとの関係を示すグラフである。
【図６】ヨーレートとセルフアライメントトルクとの関係を示すグラフである。
【図７】操舵トルクと見込み横加速度の関係を示すグラフである。
【図８】見込み横加速度と静的目標転舵角の関係を示すグラフである。
【図９】静的目標転舵角に従って左右前輪を転舵した場合における転舵角の操舵角速度に対する変化を説明するための図である。
【図１０】変化過程における目標転舵角の決定を説明するための図である。
【図１１】目標転舵角のフィルタ処理を説明するための図である。
【図１２】目標転舵角の決定およびフィルタ処理の実行をした場合における転舵角の操舵角速度に対する変化を説明するための図である。
【図１３】本発明の第１変形例に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図１４】操舵トルクと見込みヨーレートの関係を示すグラフである。
【図１５】見込みヨーレートと目標転舵角の関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第２変形例に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図１７】操舵トルクと見込み旋回曲率の関係を示すグラフである。
【図１８】見込み旋回曲率と目標転舵角の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１２５】
ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…反力アクチュエータ、２１…転舵アクチュエータ、２２…転舵出力軸、３１…操舵角センサ、３２…転舵角センサ、３３…車速センサ、３４…横加速度センサ、３５…ヨーレートセンサ、３６…電子制御ユニット、３９…操舵トルクセンサ、４０…反力制御部、４１…変位−トルク変換部、４２…トルク加算部、５０…感覚適合制御部、５１…変位−トルク変換部、５２…トルク−横加速度変換部、５３，５６，５８…転舵角変換部、５４…転舵角補正部、５５…トルク−ヨーレート変換部、５７…トルク−旋回曲率変換部、６０…転舵制御部、６１…勾配限界演算部、６２…フィルタ処理演算部、６３…駆動制御部
【図１】
2006218880.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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